펌프 결함 이해
정의: 펌프 결함이란 무엇인가?
펌프 결함 원심 펌프, 양적 펌프 및 기타 펌핑 장비의 결함 및 실패로, 기계적 문제(베어링 고장, 샤프트 문제, 씰 누출), 유압 문제(캐비테이션, 재순환, 임펠러 손상) 및 성능 문제(유량 감소, 효율 손실)가 발생합니다. 이러한 결함은 특징적인 진동 베인 통과 주파수 성분, 캐비테이션으로 인한 무작위 광대역 진동, 유압 불안정성으로 인한 저주파 맥동 증가 등의 특징이 있습니다.
펌프는 거의 모든 산업 공정에서 중요한 구성 요소이며, 고장은 생산 중단, 환경 오염, 그리고 안전 위험을 초래할 수 있습니다. 펌프별 결함 모드와 진단 기술을 이해하면 효과적인 상태 모니터링 및 예측 유지보수가 가능합니다.
펌프 결함의 종류
1. 기계적 결함(회전 장비에 공통)
- 베어링 고장: 가장 흔한 펌프 고장(~30-40%)
- 임펠러 불균형: 침식, 쌓임 또는 날개 누락으로 인해
- 정렬 불량: 펌프-드라이버 커플링 정렬 불량
- 샤프트 문제: 구부러진 샤프트, 균열, 입다
- 기계적 느슨함: 마모된 마모 링, 느슨한 임펠러
2. 유압 결함(펌프별)
캐비테이션
- 액체에서의 증기 기포 형성 및 붕괴
- 무작위 고주파 광대역 진동
- 재료 침식 및 침식
- 가장 흔하고 파괴적인 유압 문제
재순환
- 비설계 조건에서의 유동 불안정성
- 저주파 맥동(0.2~0.8× 주행 속도)
- 낮은 유량에서 일반적입니다
- 기계적 고장을 유발할 수 있습니다
유압 불균형
- 임펠러를 통한 비대칭 흐름
- 유압력으로 1배의 진동을 생성합니다.
- 높은 축 진동 요소
3. 마모 및 침식
- 임펠러 마모: 베인 팁, 슈라우드, 허브가 침식됨
- 마모 링 클리어런스: 마모로 인한 클리어런스 증가
- 케이싱 마모: 볼류트 또는 디퓨저 표면이 침식됨
- 효과: 효율성 감소, 진동 증가, 성능 저하
4. 씰 실패
- 기계적 씰 누출: 표면 마모, O-링 고장, 스프링 문제
- 패킹 누출: 마모되었거나 부적절하게 조정된 패킹
- 결과: 제품 손실, 오염, 베어링 손상
- 진동 효과: 씰 문제로 인해 마찰로 인한 진동이 발생할 수 있습니다.
진동 시그니처
베인 통과 주파수(VPF)
1차 펌프별 주파수:
- 계산: VPF = 임펠러 베인 수 × RPM / 60
- 정상: VPF 피크 존재, 중간 진폭
- 상승된 VPF: 유압 문제, 임펠러 손상 또는 클리어런스 문제를 나타냅니다.
- 배음: 일부 설계에는 2×VPF, 3×VPF가 존재합니다.
캐비테이션 시그니처
- 랜덤 광대역: 광범위한 스펙트럼(500~20,000Hz)에 걸친 고주파 노이즈
- 충동적: 버블 붕괴로 인한 시간 파형의 급격한 스파이크
- 변하기 쉬운: 진폭이 불규칙하게 변동합니다
- 들리는: 특징적인 자갈 소리 또는 팝콘 소리
재순환
- 하위 동기식: 0.2-0.8× 주행 속도 맥동
- 저주파: 일반적으로 2-15Hz
- 불안정한: 주파수는 흐름 조건에 따라 달라질 수 있습니다.
- 높은 진폭: 정상 진동의 몇 배일 수 있음 1× 진동
임펠러 문제
- 불균형: 1× 침식, 쌓임, 파손된 베인으로 인한 진동
- 느슨한 임펠러: 다중 고조파, 불규칙한 진동
- 손상된 베인: VPF 진폭 증가, 측파대
일반적인 펌프 고장 모드
베어링 고장(~30-40%)
- 다른 회전 장비와 동일한 메커니즘
- 추력 하중, 진동, 오염으로 인해 악화됨
- 감지를 통해 베어링 결함 주파수
씰 고장(~20-30%)
- 기계적 씰 표면 마모
- O-링 또는 개스킷의 열화
- 눈에 보이는 누출, 오염
- 오염으로 인해 베어링 고장이 발생할 수 있습니다.
캐비테이션 손상(~15-25%)
- 임펠러 재료 침식
- 침식 및 표면 손상
- 점진적인 성능 저하
- 적절한 시스템 설계를 통해 예방 가능
임펠러 손상(~10-20%)
- 침식, 부식, 이물질 손상
- 깨지거나 금이 간 베인
- 연마액으로 인한 마모
- 빌드업 또는 파울링
검출 방법
진동 분석
- 전체 수준 및 추세
- FFT 분석 주파수 식별을 위해
- VPF 진폭 모니터링
- 광대역 분석을 통한 캐비테이션 감지
- 추력/유압 문제에 대한 축 진동
성능 모니터링
- 유량: 흐름이 감소하면 마모나 막힘이 있음을 나타냅니다.
- 배출 압력: 압력 감소는 임펠러 마모를 나타냅니다.
- 전력 소비량: 변화는 효율성 손실을 나타냅니다.
- 펌프 곡선: 실제 곡선과 설계 곡선을 비교하세요
프로세스 매개변수
- 흡입 압력: 부적절한 NPSH는 캐비테이션을 유발합니다.
- 온도: 과열은 베어링이나 씰에 문제가 있음을 나타냅니다.
- 소음: 캐비테이션, 재순환 소리가 들립니다.
- 누출: 눈에 보이는 씰 또는 개스킷 고장
예방 전략
적절한 선택 및 크기 조정
- 실제 작동 조건에 맞는 펌프를 선택하세요
- 적절한 NPSH 마진을 확보하세요
- 최고 효율 지점(BEP)에서 멀리 떨어진 곳에서 운영하지 마십시오.
- 공정 유체 특성(연마성, 부식성, 온도)을 고려하세요.
설치
작업
- BEP(설계 유량의 ±20%) 근처에서 작동
- 죽은 머리카락이나 마른 머리카락을 피하십시오
- 적절한 흡입 압력 유지
- 설계 한계 내에서 온도 제어
- 필요한 경우 최소 유량 재순환을 구현합니다.
유지
- 일정에 따른 베어링 윤활
- 씰 플러시 시스템 유지 관리
- 진동 모니터링 및 추세 분석
- 주기적으로 성능 테스트
- 오버홀 중 마모 링 클리어런스 점검
펌프 결함은 일반적인 회전 기계 문제와 펌프 고유의 유압 문제를 모두 포함합니다. 기계 상태, 유압 성능 및 작동 조건 간의 상호 작용을 이해하고, 진동 분석 및 성능 매개변수를 활용한 포괄적인 모니터링을 병행하면 효과적인 펌프 신뢰성 관리 및 고비용 고장 및 생산 중단 예방이 가능합니다.
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